На картинке рядом с текстом представлено обобщенное описание эндокринных клеток островка Лангерганса , без указания их реальной позиции внутри него. На рисунке показана также структура фенестрированных капилляров и присутствующих в околокапиллярном пространстве автономных нервных волокон (HB) и нервных окончаний (НО).

А-клетки (А) - аргирофильные полигональные элементы с глубоко инвагинированным ядром, заметным ядрышком и в основном хорошо развитыми органеллами. Несколько лизосом и пигментных гранул может также присутствовать в цитоплазме. Характерной особенностью А-клеток является наличие окруженных одинарной мембраной секреторных гранул (АСГ), достигающих около 300 нм в диаметре. Гранулы возникают из комплекса Гольджи (Г), их содержимое выбрасывается из тела клетки путем экзоцитоза. В течение этого процесса мембрана гранулы сливается с плазмолеммой А-клетки, ориентированной по направлению к капилляру (Кап). Гранула высвобождается между базальной мембраной (БМЭ) эндокринной клетки и собственно эндокринной клеткой. Только в этом узком пространстве находится содержимое гранул в форме видимых маленьких пузырьков. Это содержимое становится неразличимым в околокапиллярном пространстве (ОП), т. е. в пространстве между базальной мембраной эндокринной клетки и капиллярной базальной мембраной (БМК). А-клетки продуцируют глюкагон.

В-клетки (Б) - полигональные клетки с овальным и часто инвагинированным ядром и массивным ядрышком. Цитоплазма содержит хорошо развитый комплекс Гольджи (Г), большие многочисленные митохондрии, несколько коротких цистерн гранулярной эндоплазматической сети и рибосомы. Многочисленные секреторные гранулы (БСГ) диаметром около 200 нм, ограниченные одинарными мембранами, происходят из комплекса Гольджи. Гранулы содержат осмиофильное «ядро», в котором могут обнаруживаться один или несколько политональных кристаллов. Сначала гранулы достигают околокапиллярного пространства путем экзоцитоза, как описано для А-клеток, и затем - капилляров. В-клетки синтезируют инсулин.

D-клетки (Д) - овальные или полигональные клетки с округлым ядром и хорошо развитыми митохондриями и комплексом Гольджи (Г). Другие органеллы также ясно видимы. Из комплекса Гольджи выделяются окруженные одинарной мембраной секреторные гранулы (ДСГ) диаметром 220-350 нм, наполненные гранулярным, умеренно осмиофильным материалом, который экскретируется из тела клетки путем экзоцитоза, как описано для А-клеток. D-клетки продуцируют соматостатин и гастрин. Они являются типом APUD-клеток.

РР-клетки (ПП), или F-клетки , - эндокринные клетки островков Лангерганса , не только находящиеся в юкстадуоденальных панкреатических островках, но также ассоциированные с панкреатическими ацинарными клетками и клетками, выстилающими маленькие и среднего размера экскреторные протоки. РР-клетки имеют округлое или эллиптическое ядро, митохондрии, умеренно развитый комплекс Гольджи, короткие цистерны гранулярной эндоплазматической сети и большое количество маленьких, окруженных одинарной мембраной секреторных гранул (ППСГ) диаметром 140-120 нм с гомогенным содержимым. РР-клетки синтезируют панкреатические полипептиды.

Глюкагон - это гормон, который стимулирует печеночный глюконеогенез. Инсулин - гормон, стимулирующий получение клетками глюкозы (гепатоциты , скелетные мышечные волокна). Соматостатин - гормон, ингибирующий (подавляющий) освобождение глюкагона и гормона роста, а также панкреатическую секрецию. Панкреатический полипептид - это гормон, который тормозит панкреатическую экзокринную секрецию и продукцию желчи.

Поджелудочная железа - поистине уникальный орган, от которого во многом зависит жизнедеятельность всего человеческого организма. И одной основных задач поджелудочной является регуляция количества сахара в крови, за счет выделения гормона инсулина. Реализуется она благодаря эндокринной функции, в частности островкам Лангерганса. Что же собой представляют данные клетки, в чем заключаются их основные особенности, и возможна ли пересадка эндокринных клеток островков Лангерганса больным диабетом 1 типа ?

Островки Лангерганса: строение и роль для поджелудочной железы

Каждый из панкреатических островков поджелудочной железы, предназначенных для выполнения эндокринной функции, состоит из групп клеток, которые окружены капиллярами. Что интересно, масса и размер их настолько минимальна, что непосредственно в железе их насчитывается около 1,5 - 2 миллионов. Рассредоточены панкреатические островки Лангерганса по всей поджелудочной, однако наибольшее количество все-таки располагается в хвосте.

Несмотря на то, что эндокринные клетки поджелудочной железы этого типа выполняют одну из важнейших для всего организма функций, их общая масса составляет не более 1-2% общего веса поджелудочной железы. Что немаловажно, панкреатические островки Лангерганса представлены различными типами эндокринных клеток, что позволяет им вырабатывать одновременно несколько гормонов, контролируя тем самым обмен веществ.

Их основа - клетки под названием инсулоциты. Так, за выработку глюкагона отвечают А-клетки, составляющие примерно четверть всех эндокринных клеточных скоплений, представленных в этой части органа. Большинство же клеток поджелудочной железы относятся к B-типу, ответственному за производство инсулина, из-за чего нарушения в их работе приведет к возникновению сахарного диабета.

Секреция обеспечивается эндокринными клетками типа D, а также D1, количество которых приблизительно равно 10 процентам от общего количества. И, конечно же, не менее важна роль и PP-клеток поджелудочной железы, численность которых невелика, однако именно они контролируют количество панкреатического сока, для того чтобы его избыток или же недостаток не вредил работе всего желудочно-кишечного тракта.

Островки Лангерганса: эндокринная функция и антитела к клеткам поджелудочной железы

Как известно, основная задача панкреатических островков Лангерганса заключается в реализации эндокринной функции поджелудочной железы. В первую очередь это выделение основных гормонов под названием инсулин и глюкагон , направленных на контроль уровня сахара в крови. Так, инсулин снижает его количество, если показатели превышают норму, а глюкагон, наоборот, повышает.

Стоит отметить, что в том случае, если эндокринные клетки островков поджелудочной железы не справляются с работой в полном объеме, а соответственно, гормоны, которые нужны организму не выделяются в нужном количестве, то велика вероятность возникновения сахарного диабета. Данное заболевание возникает из-за избытка сахара в организме, а для его лечения необходимо постоянное введение инсулина. Особенно опасен 1 тип этого заболевания, так как в этом случае эндокринные клетки поджелудочной железы уничтожаются массово, а соответственно, и состояние больного ухудшается не постепенно, а стремительно, и нуждается в срочном и постоянном лечении . Причин этого может быть множество, например, выработка организмом антител на фоне иммунных заболеваний.

Что немаловажно, существует способ лечения и восстановления эндокринной функций поджелудочной железы, за счет пересадки клеток островков Лангерганса. Но в этом случае потребуется предварительно провести анализ на антитела к эндокринным клеткам поджелудочной железы, так как методика пересадки будет эффективна только при определенном типе диабета. А вот при раке или же других недугах поджелудочной железы она не дает желаемого результата.

Пересадка клеток островков Лангерганса больным диабетом 1 типа

На сегодняшний день островки Лангерганса дают возможность лечить диабет 1 типа, благодаря их пересадке. Данный способ был отрыт не так давно канадскими специалистами, и хотя он требует весьма существенных финансовых затрат, а сама процедура невероятно сложна и рискованна, однако вполне реальна и дает шанс на постепенное восстановление эндокринной функции поджелудочной железы, а соответственно, и возможное избавление для больных от опасного недуга.

Суть пересадки заключается в том, что здоровые эндокринные клетки, полученные у донора, при помощи катетера вводятся в организм больного диабетом 1 типа человека, в результате чего постепенно, за счет их воздействия, начинает вырабатываться то количество инсулина, которое необходимо для поддержания глюкозы в крови в нормальных пределах. Важно понимать, что островки Лангерганса для пересадки больным диабетом изымаются только у трупа, который полностью соответствует всем требуемым параметрам, что снижает риск отторжения, тем более что антитела, присутствующие в организме, направлены на уничтожение инородных тел. Что немаловажно пересадка эндокринных клеток панкреатических островков дает эффект достаточно быстро, а потому уже спустя пару недель состояние больного диабетом 1 типа стремительно начинает улучшаться.

Важно понимать, что пересадка островков Лангерганса - это риск того, что антитела, находящиеся в организме больного диабетом, приведут к отторжению панкреатической железы. Именно поэтому в успехе процедуры важнейшую роль играет медикаментозное лечение, направленное на то, чтобы временно заблокировать действие определенных реакций иммунитета и антител, которые могут привести к разрушению тканей. При этом препараты для лечения больного подбираются таким образом, дабы не полностью, а только частично блокировать определенные иммунные реакции, в частности, вырабатывающие антитела к клеткам островков Лангерганса, что позволило до минимума снизить риск для эндокринной функции поджелудочной железы.

На практике методика показала достаточно неплохие для больных результаты, тем более что случаев смерти, в результате пересадки клеток панкреатической железы и их последующего отторжения под воздействием антител, зафиксировано не было. Также определенному количеству больных пациентов перестало требоваться введение инсулина вовсе, у некоторых же необходимость в нем осталась, однако большинство показателей, касающихся работы эндокринной функции поджелудочной, существенно улучшилось, что позволило надеяться на весьма благоприятный прогноз в дальнейшем.

Однако стоит отметить, что и в данном случае существуют определенные минусы, которые необходимо учитывать. Так, под воздействием антител к островкам Лангерганса, велик риск возникновения у больных всевозможных побочных явлений, а именно нарушений в выработке панкреатического сока, диареи, обезвоживания, а также более серьезных осложнений. К тому же даже после проведения процедуры требуется на протяжении всей жизни постоянно принимать те препараты, которые необходимы для того, чтобы в организме не началось отторжение пересаженных клеток. А из-за того, что данные медикаменты направлены на блокировку иммунных реакций, в частности определенных антител, то их прием увеличивает риск возникновения всевозможных инфекций.

Таким образом, островки поджелудочной железы выполняют важную для всего организма эндокринную функцию, обеспечивая выработку гормонов, необходимых для обмена веществ и контроля уровня глюкозы к крови. Именно поэтому для больных диабетом 1 типа, в некоторых случаях может быть актуальна пересадка эндокринных клеточных скоплений, которая постепенно нормализует работу организма, а соответственно столь необходимый инсулин вырабатывается в должном объеме.

Группы таких клеток были обнаружены еще в 1869 ученым Паулом Лангергансом, в честь которого и названы. Клетки островков концентрированы преимущественно в хвосте поджелудочной железы и составляют 2% от массы органа. Всего в паренхиме насчитывается около 1 млн. островков.

Выявлено, что у новорожденных островки занимают 6% от всей массы органа. По мере взросления организма удельный вес структур, имеющих эндокринную активность, снижается. К 50-ти годам их остается всего 1-2%. В течение суток островки Лангерганса секретируют 2 мг инсулина.

Из каких клеток состоят островки?

Островки Лангерганса имеют в составе разные, морфологически и функционально, клетки.

Эндокринный сегмент поджелудочной железы включает :

• Альфа-клетки – продуцируют глюкагон, который является антагонистом инсулина и обеспечивает повышение уровня глюкозы в плазме крови. Занимают 20% от массы остальных клеток.
• Бета-клетки – синтезируют инсулин и амелин. Они составляют 80% от массы островка.
• Дельта-клетки – обеспечивают выработку соматостатина, который может угнетать секрецию других желез. Этих клеток от 3 до 10% от общей массы.
• РР-клетки – продуцируют панкреатический полипептид. Он отвечает за усиление желудочной секреции и подавление функции поджелудочной железы.
• Эпсилон-клетки – выделяют грелин, который отвечает за возникновение чувства голода.

Зачем нужны островки и как они устроены?

Островки Лангерганса отвечают за поддержание баланса углеводов в организме и работу других эндокринных органов. Они имеют обильное кровоснабжение, иннервируются блуждающими и симпатическими нервами. Среди островков находятся нейроинсулярные комплексы. Онтогенетически клетки островков образуются из эпителиальной ткани.

Островок имеет сложное строение и каждый из них является полноценным функционально активным образованием. Его структура способствует обмену биологически активными веществами между другими железами для одновременной секреции инсулина. Клетки островков размещены в виде мозаики, то есть, перемешаны между собой. Экзокринная структура поджелудочной железы может быть представлена скоплениями нескольких клеток и крупными островками.

Известно, что зрелый островок в паренхиме имеет упорядоченную организацию. Он окружен соединительной тканью, имеет дольки, а внутри проходят кровеносные капилляры. Центр дольки заполнен бета-клетками, а на периферии расположились альфа- и дельта-клетки. Можно сказать, что строение островка напрямую связано с его размером.

В чем заключается эндокринная функция островков и почему против них образуются антитела?
При взаимодействии островковых клеток формируется механизм обратной связи. Клетки оказывают влияние на рядом расположенные:

• Инсулин оказывает активирующее влияние на бета-клетки и угнетает альфа-клетки.
• Глюкагон активирует альфа-клетки, которые в свою очередь воздействуют на дельта-клетки.
• Соматостатин угнетает работу альфа- и бета-клеток.

При нарушении иммунных механизмов против бета-клеток образуются антитела, которые их разрушают и приводят к развитию сахарного диабета.

Для чего делают пересадку островков?

Трансплантация островкового аппарата служит достойной альтернативой пересадке поджелудочной железы или установке искусственного органа. Такое вмешательство дает шанс больным сахарным диабетом восстановить структуру бета-клеток. Проводились клинические исследования, в которых больным сахарным диабетом 1 типа были пересажены островковые клетки от доноров. В результате испытаний, выявлено, что такое вмешательство приводит к восстановлению регуляции уровня углеводов. Больным сахарным диабетом проводится мощная иммуносупрессивная терапия, для предупреждения отторжения донорских тканей.

Альтернативным источником материала для восстановления островков являются стволовые клетки. Они могут быть актуальными, так как резервы донорских клеток ограничены. Регенерационная медицина быстро развивается, предлагает новые методы лечения во многих областях. Важно восстановить толерантность иммунной системы, так как новые пересаженные клетки также будут разрушены через определенный промежуток времени.

Имеет перспективу ксенотрансплантация – пересадка поджелудочной железы от свиньи. До открытия инсулина, экстракты из свиной поджелудочной использовали для лечения сахарного диабета. Известно, что инсулин человека и свиной отличается только одной аминокислотой.
Изучение строения и функции островков Лангерганса имеет большие перспективы, так как сахарный диабет развивается из-за поражения их структуры.

Полезное видео о поджелудочной железе

Островки Лангерганса - один из структурных элементов поджелудочной железы, на долю которого у взрослого человека приходится около 2% ее массы. У детей этот показатель достигает 6%. Общее количество островков от 900 тысяч до миллиона. Они разбросаны по всей железе, однако наибольшее скопление рассматриваемых элементов наблюдается в хвостовой части органа. С возрастом количество островков неуклонно уменьшается, что становится причиной развития диабета у пожилых людей.

Визуализация островка Лангерганса

Эндокринные островки поджелудочной железы состоят из 7 разновидностей клеток: пяти основных и двух вспомогательных. К массе основных относят альфа, бета, дельта, эпсилон и PP клетки, к числу дополнительных - D1 и энтерохромаффинные их разновидности. Последние свойственны железистому аппарату кишечника и в составе островков встречаются не всегда.

Сами по себе клеточные островки имеют сегментарное строение и состоят из долек, разделенных между собой капиллярами. В центральных дольках преимущественно локализуются бета-клетки, в периферических - альфа и дельта. Остальные типы клеточных образований разбросаны по островку в хаотичном порядке. По мере роста лангергансового участка в нем уменьшается количество бета-клеток и увеличивается популяция их альфа-разновидности. Средний диаметр молодой зоны Лангерганса составляет 100 мкм, зрелой - 150-200 мкм.

На заметку: не следует путать зоны и клетки Лангерганса. Последние являются эпидермальными макрофагами, захватывают и транспортируют антигены, опосредованно участвуя в развитии иммунного ответа.

Функции

Строение молекулы инсулина – основного гормона, синтезируемого зоной Лангерганса

Зоны Лангерганса в комплексе представляют собой гормонопродуцирующую часть поджелудочной железы. При этом каждый вид клеток продуцирует свой гормон:

1. Альфа-клетки синтезируют глюкагон - пептидный гормон, путем связывания со специфическими рецепторами запускающий процесс разрушения гликогена, накопленного в печени. При этом в крови повышается уровень сахара.
2. Бета-клетки создают инсулин, который влияет на усвоение сахаров, поступающих в кровь из пищи, увеличивает проницаемость клеток для молекул углеводов, способствует образованию и накоплению гликогена в тканях, обладает антикатаболическим и анаболическим действием (стимуляция синтеза жиров и белков).
3. Дельта-клетки отвечают за выработку соматостатина - гормона, угнетающего секрецию тиреотропного, а также части продуктов самой поджелудочной железы.
4. PP-клетки продуцируют панкреатический полипептид - вещество, действие которого направлено на стимуляцию выработки желудочного сока и частичное подавление функций островков.
5. Эпсилон-клетки образуют грелин - гормон, способствующий появлению чувства голода. Помимо структур железы, это вещество вырабатывается в кишечнике, плаценте, легких, почках.

Все из перечисленных гормонов так или иначе влияют на углеводный обмен, способствуя снижению или повышению уровня глюкозы в крови. Поэтому основной функцией островков является поддержание в организме адекватной концентрации свободных и депонированных углеводов.

Помимо этого, вещества, секретируемые поджелудочной железой, влияют на формирование мышечной и жировой массы, работу некоторых структур головного мозга (подавление секреции гипофиза, гипоталамуса).

Болезни поджелудочной железы, протекающие с поражением зон Лангерганса

Локализация поджелудочной железы – «завода» по производству инсулина и объекта трансплантации при сахарном диабете

Клетки островка Лангерганса в поджелудочной железе могут разрушаться при следующих патологических воздействиях и болезнях:

• Острые экзотоксикозы;
• Эндотоксикозы, связанные с некротическими, инфекционными или гнойными процессами;
• Системные заболевания (красная волчанка системного типа, ревматизм);
• Панкреонекроз;
• Аутоиммунные реакции;
• Пожилой возраст.
• Онкологические процессы.

Патология островковых тканей может протекать с их разрушением или разрастанием. Разрастание клеток происходит при опухолевых процессах. При этом сами опухоли являются гормонопродуцирующими и получают названия в зависимости от того, какой именно гормон вырабатывают (соматотропинома, инсулинома). Процесс сопровождается клиникой гиперфункции железы.

При деструкции железы критической считается потеря более чем 80% островков. При этом инсулина, который вырабатывают оставшиеся структуры, не хватает для полноценной переработки сахаров. Развивается диабет первого типа.

На заметку: СД 1-го и 2-го типов - разные болезни. При втором типе патологии рост уровня сахара связан с невосприимчивостью клеток к инсулину. Сами по себе зоны Лангерганса при этом функционируют без сбоев.

Разрушение гормонообразующих структур поджелудочной железы и развитие диабета характеризуется появлением у больного таких симптомов, как постоянная жажда, сухость во рту, полиурия, тошнота, нервная возбудимость, плохой сон, потеря веса на фоне удовлетворительного или усиленного питания. При значительном повышении уровня сахара (30 и более ммоль/литр при норме 3.3-5.5 ммоль/литр) появляется ацетоновый запах изо рта, нарушается сознание, развивается гипергликемическая кома.

До недавнего времени единственным методом лечения диабета являлись пожизненные ежедневные инъекции инсулина. Сегодня гормон поставляется в организм больного с помощью инсулиновых помп и других устройств, не требующих постоянного инвазивного вмешательства. Помимо этого, активно развиваются методики, связанные с пересадкой больному поджелудочной железы полностью или ее гормонопродуцирующих участков по отдельности.

Как стало понятно из вышесказанного, островки Лангерганса вырабатывают несколько жизненно важных гормонов, осуществляющих регуляцию углеводного обмена и анаболических процессов. Деструкция этих зон приводит к развитию тяжелой патологии, связанной с необходимостью пожизненной гормональной терапии. Во избежание подобного развития событий следует избегать чрезмерного потребления алкоголя, своевременно лечить инфекции и аутоиммунные заболевания, посещать врача при первых симптомах поражения поджелудочной железы.

В этой статье расскажем, какие клетки входят в состав островков поджелудочной железы? Какова их функция и какие гормоны они выделяют?

Немного анатомии

В ткани поджелудочной железы находятся не только ацинусы, но и островки Лангерганса. Клетки этих образований не продуцируют ферменты. Их основная функция – вырабатывать гормоны.

Эти эндокринные клетки впервые обнаружены в 19 веке. Ученый, в честь которого названы эти образования, тогда был еще студентом.

В самой железе островков не так уж и много. Среди всей массы органа зоны Лангерганса составляют 1-2%. Однако, роль их велика. Клетки эндокринной части железы продуцируют 5 типов гормонов, которые регулируют пищеварение, углеводный обмен, ответ на стресс реакции. При патологии этих активных зон развивается одно из распространенных болезней 21 века – сахарный диабет. Кроме того, патология этих клеток вызывает синдром Золлингера-Эллисона, инсулиному, глюкоганому и другие редкие заболевания.

На сегодняшний день известно, что островки поджелудочной железы имеют 5 типов клеток. Подробнее поговорим об их функции ниже.

Альфа-клетки

Эти клетки составляют 15-20% от количества всех ячеек островков. Известно, что у человека больше альфа-клеток, чем у животных. Эти зоны выделяют гормоны, отвечающие за реакцию «бей и беги». Глюкагон, который образуется здесь, резко повышает уровень глюкозы, усиливает работу скелетных мышц, ускоряет работу сердца. Также глюкагон стимулирует выработку адреналина.

Глюкагон рассчитан на короткий срок воздействия. Он быстро разрушается в крови. Вторая значимая функция этого вещества – антагонизм инсулину. Глюкагон выделяется при резком снижении глюкозы в крови. Такие гормоны вводятся в стационарах пациентам с гипогликемическими состояниями и коме.

Бета-клетки

Эти зоны паренхиматозной ткани выделяют инсулин. Они самые многочисленные (около 80% клеток). Их можно встретить не только в островках, единичные зоны секреции инсулина есть в ацинусах и протоках.

Функция инсулина в снижении концентрации глюкозы. Гормоны делают мембраны клеток проницаемыми. Благодаря этому молекула сахара быстро попадает внутрь. Далее, они активируют цепь реакций выработки из глюкозы энергии (гликолиз) и отложении ее про запас (в виде гликогена), образования из нее жиров и белков. Если инсулин не выделяется клетками – развивается сахарный диабет 1 типа. Если гормон не действует на ткань – формируется сахарный диабет 2 типа.

Выработка инсулина – это сложный процесс. Его уровень могут повысить углеводы, поступившие с пищей, аминокислоты (особенно лейцин и аргинин). Инсулин повышается при увеличении кальция, калия и некоторых гормонально активных веществ (АКТГ, эстроген и другие).

В бета зонах также образуется С-пептид. Что это такое? Этим словом называют один из метаболитов, который образуется при синтезе инсулина. В последнее время у этой молекулы появилось важное клиническое значение. При образовании молекулы инсулина образуется одна молекула С-пептида. Но последний обладает более длительным сроком распада в организме (инсулин проживает не более 4 минут, а С-пептид около 20). С-пептид снижается при сахарном диабете 1 типа (изначально вырабатывается мало инсулина), а повышается при втором типе (инсулина много, а ткани на него не реагируют), инсулиноме.

Дельта-клетки

Это зоны поджелудочной ткани клеток Лангерганса, которые секретируют соматостатин. Гормон тормозит выделения ферментов. Также вещество замедляет другие органы эндокринной системы (гипоталамус и гипофиз). В клинике применяется синтетический аналог или Сандостатин. Препарат активно вводится при приступах панкреатита, операциях на панкреас.

В дельта клетках вырабатывается незначительное количество вазоактивного интестинального полипептида. Это вещество уменьшает образование соляной кислоты в желудке, и увеличивает содержание пепсиногена в желудочном соке.

PP-клетки

Эти участки зон Лангерганса продуцируют панкреатический полипептид. Это вещество тормозит активность поджелудочной ткани и стимулирует работу желудка. РР клеток очень мало – не больше 5 %.

Эпсилон-клетки

Последние участки зон Лангерганса чрезвычайно редкие – это менее 1% от общего пула. Они синтезируют грелин. Этот гормон возбуждает аппетит. Кроме панкреасгрелин продуцируют легкие, почки, кишечник и половые органы.